电子技术基础教学课件——第三章 集成电路运算放大电路
合集下载
《集成运放放大电路》课件
了解示波器的基本原理和使用方法，以便正确检测集成运放电路。
2
示波器检测集成运放电路的实验步骤
学习如何使用示波器检测集成运放电路，掌握实验步骤和注意事项。
3
实验结果分析和总结
分析示波器检测结果，总结集成运放电路的性能和特点。
总结
集成运放是现代电子技术中的重要元器件，应用范围广泛。 设计和应用集成运放电路时，需要考虑各种性能指标和实验条件。
Hale Waihona Puke 增益衡量信号放大倍数的 指标，决定了放大器 的灵敏度。
带宽
表示放大器能够放大 信号的频率范围，决 定了放大器的工作范 围。
输入失真
描述输入信号和输出 信号之间的差异，反 映了放大器的线性度。
输出失真
描述输出信号和输入 信号之间的差异，反 映了放大器的线性度。
示波器检测集成运放电路
1
示波器的基本原理和使用方法
输出阻抗较低，能够驱动负载。
高输入阻抗
输入阻抗较高，减少对外部电路的干扰。
高精度和稳定性
具有高精度和良好的稳定性，适用于各种应用。
应用
比较器
集成运放可用作信号比较器，判断信号的高低或瞬 时变化。
滤波器
用于滤除噪声和不需要的频率成分，使信号更加清 晰。
信号放大器
可以将弱信号放大到足够的幅度，以便进行后续处 理。
信号调理电路
用于改变信号的特性，使其符合特定的要求。
常见的集成运放电路
1 非反馈放大电路
将输入信号放大，常用于信号处理和测量。
2 反馈放大电路
通过反馈增益，调整放大器的性能和特性。
3 增益补偿电路
通过增益补偿，提高放大电路的频率响应特 性。
4 调制解调电路
电工与电子技术第三章 集成运算放大器及其应用
各级工作点相互影响 适于放大直流或变化缓慢的信号 电压放大倍数为各级放大倍数之积 零点漂移
零点漂移---当输入信号为零时，输出端电压 偏离原来的起始电压缓慢地无规则的上下漂动， 这种现象叫零点漂移。
产生原因---温度变化、电源电压的波动、电 路元件参数的变化等等。
第一级产生的零漂对放大电路影响最大。
∴ i 1＝ i f
即 ui/R1=－uo/ Rf
uo、ui 符合比例关系，负号表示输出输入电 压变化方向相反。
电路中引入深度负反馈， 闭环放大倍数Auf 与运放的Au无关，仅与R1、Rf 有关。
当R1＝Rf 时， uo＝－ui ，该电路称为反相器。 R2－－平衡电阻 同相端与地的等效电阻 。其作用是保持输入 级电路的对称性，以保持电路的静态平衡。
共模信号－－极性相同，幅值相同的信号。
u i1= u i2
差模输入（信号）
ui1 ui2 ui 2
IC1 IC2
UCE1 UCE2 u0 UCE1 Δ UCE2 2 UCE1
Ad 2 UCE1 / ui 2 UCE1 / 2ui1 UCE1 / ui1
i3 ui3 R3
i f u0 Rf
ui1 R1 i1
Rf if
ui2 R2 i2 ui3 R3 i3
－ ＋ ＋∞
uo
RP
u0 ui1 ui 2 ui 3 R f R1 R2 R3
uo R f ( ui1 ui2 ui3 ) R1 R2 R3
若 R1 R2 R3 R f
AOUi
uo
I－≈I+ ≈0
二、Rf if
ui R1 i1 R2
电子课件电子技术基础第六版第三章集成运算放大器及其应用
1. 组成框图 集成运算放大器的组成框图如图所示，通常包括输入级、 中间级、输出级和偏置电路。
集成运算放大器的组成框图
（1）输入级 通常是具有较大输入电阻和一定放大倍数的差动放大电路 ，利用它可以使集成运算放大器获得尽可能高的共模抑制比 。 （2）中间级 中间级的作用是使集成运算放大器具有较强的放大能力， 通常由多级共射极放大器构成。
一、零点漂移
放大直流信号和缓慢变化的信号必须采用直接耦合方式， 但简单的直接耦合放大器，常会发生输入信号为零输出信号 不为零的现象。产生这种现象的原因很多，如温度的变化、 电源电压的波动、电路元件参数的变化等，都会使静态工作 点发生缓慢变化，该变化量被逐级放大，便会使放大器输出 端出现不规则的输出量，这种现象称为“零点漂移”，简称“零 漂”。
三、集成运算放大器的主要参数
为了表征集成运算放大器的性能，生产厂家制定了很多参 数，作为合理选择和正确使用集成运算放大器的依据。下面 介绍几项主要的参数，见表。
集成运算放大器的主要参数
集成运算放大器的主要参数
§3-3 集成运算放大器的基本电路
学习目标
1. 了解理想集成运算放大器的基本概念。 2. 了解集成运算放大器线性工作区和非线性工作区的 特性及工作特点。 3. 理解集成运算放大器“虚短”“虚断”的概念。 4. 了解集成运算放大器电路直流平衡电阻的配置。
2. 消除自激振荡 集成运算放大器是多级放大器，具有极高的电压放大倍数 ，但它极易产生自激振荡，使运算放大器不能正常工作。为 了防止自激振荡的产生，通常按产品手册要求，在补偿端子 上接指定的补偿电容或 RC 移相网络，以便消除自激振荡现 象。
四、集成运算放大器的保护 电路
1. 防止电源极性接反 为了防止电源极性接反而损坏集 成运算放大器，可利用二极管的单向 导电特性来控制，如图所示，二极管 V1、V2 串入集成电路直流电源电路 中，当电源极性接反时，相应的二极 管便截止，从而保护了集成电路。 防止电源极性接反保护电路
集成运算放大器的组成框图
（1）输入级 通常是具有较大输入电阻和一定放大倍数的差动放大电路 ，利用它可以使集成运算放大器获得尽可能高的共模抑制比 。 （2）中间级 中间级的作用是使集成运算放大器具有较强的放大能力， 通常由多级共射极放大器构成。
一、零点漂移
放大直流信号和缓慢变化的信号必须采用直接耦合方式， 但简单的直接耦合放大器，常会发生输入信号为零输出信号 不为零的现象。产生这种现象的原因很多，如温度的变化、 电源电压的波动、电路元件参数的变化等，都会使静态工作 点发生缓慢变化，该变化量被逐级放大，便会使放大器输出 端出现不规则的输出量，这种现象称为“零点漂移”，简称“零 漂”。
三、集成运算放大器的主要参数
为了表征集成运算放大器的性能，生产厂家制定了很多参 数，作为合理选择和正确使用集成运算放大器的依据。下面 介绍几项主要的参数，见表。
集成运算放大器的主要参数
集成运算放大器的主要参数
§3-3 集成运算放大器的基本电路
学习目标
1. 了解理想集成运算放大器的基本概念。 2. 了解集成运算放大器线性工作区和非线性工作区的 特性及工作特点。 3. 理解集成运算放大器“虚短”“虚断”的概念。 4. 了解集成运算放大器电路直流平衡电阻的配置。
2. 消除自激振荡 集成运算放大器是多级放大器，具有极高的电压放大倍数 ，但它极易产生自激振荡，使运算放大器不能正常工作。为 了防止自激振荡的产生，通常按产品手册要求，在补偿端子 上接指定的补偿电容或 RC 移相网络，以便消除自激振荡现 象。
四、集成运算放大器的保护 电路
1. 防止电源极性接反 为了防止电源极性接反而损坏集 成运算放大器，可利用二极管的单向 导电特性来控制，如图所示，二极管 V1、V2 串入集成电路直流电源电路 中，当电源极性接反时，相应的二极 管便截止，从而保护了集成电路。 防止电源极性接反保护电路
模电第三部分 集成运算放大电路PPT课件
1、具有恒流源的差分放大电路 2、高输入阻抗的差分放大电路 3、带有负反馈的差分放大电路
# 阅读资料明确改 进的原因和电路的 分析方法。
第三讲 集成运算放大电路
集成运放是一种高增益的直接耦合放大器；是模拟集成电路中发 展最早应用最广泛电路。经常用于模拟信号的处理和产生电路之中， 因其性能高价格低，基本上取代了分立元件放大电路。
VCC
－ R
VBE
只要参考电流IR恒定，IO就恒定
2、比例电流源
由电路可得 UBE1 +IE1Re1= UBE2+IE2Re2
由PN结电流方程可得 UUBBEE1≈－UUTIBnE2=IIEUS TInIIEE12
IE2Re2=
IE1Re1
+UTIn
IE1 IE2
IC2=
Re1 Re2
IR
+
UT In Re2
一、集成运放电路概述 1、电路特点
① 采用直接耦合方式。
② 利用对称结构改善电路性能。
③ 常用有源器件代替无源器件。
2、电路结构及功能
集成运放种类很多，电路也不尽相同，但从电路的组成结 构看，任何一个运放都由输入级、中间级、输出级和偏置电路 四部分组成。
输入级
中间级 偏置电路
输出级
二、集成运放电路读图
第三部分 集成运算放大电路
一、集成运放中的电流源 二、差分放大电路 三、集成运算放大电路
第一讲 集成运放中的电流源
能够输出恒定电流的电路称为电流源电路。电流源电路在集成 电路中作为偏置电路和有源负载为各级放大电路提供所需的偏流和提 高放大倍数。
一、基本电流源电路
1、镜像电流源 图中T1和R构成T2的偏置电路， 为T2提供偏流IR，T2的集电极 电流为输出电流IO
# 阅读资料明确改 进的原因和电路的 分析方法。
第三讲 集成运算放大电路
集成运放是一种高增益的直接耦合放大器；是模拟集成电路中发 展最早应用最广泛电路。经常用于模拟信号的处理和产生电路之中， 因其性能高价格低，基本上取代了分立元件放大电路。
VCC
－ R
VBE
只要参考电流IR恒定，IO就恒定
2、比例电流源
由电路可得 UBE1 +IE1Re1= UBE2+IE2Re2
由PN结电流方程可得 UUBBEE1≈－UUTIBnE2=IIEUS TInIIEE12
IE2Re2=
IE1Re1
+UTIn
IE1 IE2
IC2=
Re1 Re2
IR
+
UT In Re2
一、集成运放电路概述 1、电路特点
① 采用直接耦合方式。
② 利用对称结构改善电路性能。
③ 常用有源器件代替无源器件。
2、电路结构及功能
集成运放种类很多，电路也不尽相同，但从电路的组成结 构看，任何一个运放都由输入级、中间级、输出级和偏置电路 四部分组成。
输入级
中间级 偏置电路
输出级
二、集成运放电路读图
第三部分 集成运算放大电路
一、集成运放中的电流源 二、差分放大电路 三、集成运算放大电路
第一讲 集成运放中的电流源
能够输出恒定电流的电路称为电流源电路。电流源电路在集成 电路中作为偏置电路和有源负载为各级放大电路提供所需的偏流和提 高放大倍数。
一、基本电流源电路
1、镜像电流源 图中T1和R构成T2的偏置电路， 为T2提供偏流IR，T2的集电极 电流为输出电流IO
电子技术课件——第3章集成电路运算放大电路
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
3.1.2差分放大电路
1、差分放大电路的结构
基本差分放大电路的结构如图3—4所示，它由完全相同 的两个共发射极单管放大电路组成。要求两个晶体管特性 一致，两侧电路参数对称。电路有两个输入端和两个输出 端。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
2、抑制零点漂移的原理
在静态时，ui1=ui2=0 ，即在图3-４中将两个输入端短路, 此
时由负电源UEE通过电阻RE和两管发射极提供两管的基极电流。 由于电路的对称性，两管的集电极电流相等，集电极电位也相 等,即：IC1=IC2 ,UC1=UC2,故输出电压u0=UC1-UC2=0。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
3.1 差分放大电路
② 单端输出时的共模电压放大倍数Ac
AcRBBiblioteka rbeRL2(1
)RE
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
③ 单端输出时的共模抑制比
K CMRR
RC rbe
④ 单端输出时差动放大电路的输出电阻
rod RC
上一页 下一页 返回
3.2集成运算放大电路简介
集成运放具有可靠性高、使用方便、放大性能好(如极 高的放大倍数、较宽的通频带、很低的零漂等)等特点。随 着技术指标的不断提高和价格日益降低，作为一种通用的 高性能放大器，目前已广泛应用在自动控制、精密测量、 通信、信号运算、信号处理、波形产生及电源等电子技术 应用的各个领域。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
3、信号输入
（1）共模输入。两个输入信号电压ui1和ui2的大小相等、 极性相同，对共模信号没有放大能力。
（2）差模输入。若两个输入信号电压ui1和ui2的大小相 等、极性相反，对差模信号有放大能力。
3.1 差分放大电路
3.1.2差分放大电路
1、差分放大电路的结构
基本差分放大电路的结构如图3—4所示，它由完全相同 的两个共发射极单管放大电路组成。要求两个晶体管特性 一致，两侧电路参数对称。电路有两个输入端和两个输出 端。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
2、抑制零点漂移的原理
在静态时，ui1=ui2=0 ，即在图3-４中将两个输入端短路, 此
时由负电源UEE通过电阻RE和两管发射极提供两管的基极电流。 由于电路的对称性，两管的集电极电流相等，集电极电位也相 等,即：IC1=IC2 ,UC1=UC2,故输出电压u0=UC1-UC2=0。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
3.1 差分放大电路
② 单端输出时的共模电压放大倍数Ac
AcRBBiblioteka rbeRL2(1
)RE
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
③ 单端输出时的共模抑制比
K CMRR
RC rbe
④ 单端输出时差动放大电路的输出电阻
rod RC
上一页 下一页 返回
3.2集成运算放大电路简介
集成运放具有可靠性高、使用方便、放大性能好(如极 高的放大倍数、较宽的通频带、很低的零漂等)等特点。随 着技术指标的不断提高和价格日益降低，作为一种通用的 高性能放大器，目前已广泛应用在自动控制、精密测量、 通信、信号运算、信号处理、波形产生及电源等电子技术 应用的各个领域。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
3、信号输入
（1）共模输入。两个输入信号电压ui1和ui2的大小相等、 极性相同，对共模信号没有放大能力。
（2）差模输入。若两个输入信号电压ui1和ui2的大小相 等、极性相反，对差模信号有放大能力。
第3章.集成电路运算放大器
第三章 集成运算放大器
3.2.1 集成放大电路概述 3.2.2 集成运算放大器
3.2.1 集成放大电路概述
集成电路—集成制造在一块微小的半导体基片上、完成特定功 能的电子电路称为单片集成（Integrated Circuit，IC），半 导体基片称为晶圆或衬底或芯片。 混合集成电路—将单片集成电路和无源元件制作在衬底或印制电 路板上的小型化电子电路。
单片集成电路分类：
按制造工艺分：双极型、单极型和双极单极兼容型集成电路。 按功能分：数字和模拟集成电路。 模拟集成电路又分为：集成运算放大器， 集成功率放大器， 集成比较器， 集成乘法器 集成稳压器。 本章仅介绍单片集成的运算放大器和集成功率放大器。
与分立元件电路比较，集成电路有两个主要优势：
成本和性能。 成本极低：通过标准工艺，每mm²可以制作上百万个晶体管。 性能：工作速度快、功耗低、功能强和可靠性高。
一、 单片集成电路中的元件及特点
主要有以下特点：（与分立元件比较） 1．具有良好的对称性。由于采用相同的标准工艺，所以容易 在同一块硅片上制作性能一致的同类有源元件和同类无源元件。 并且工作温度基本相同，元件的温度特性也一致。 2．电阻和电容的数值有一定限制。 电阻是用半导体材料的体电阻， 电容则是PN结的结电容或MOS管的栅极电容。 电阻和电容的数值越大，占用的芯片面积也越大。 为了提高单位面积的元件数，电阻的阻值限制在数十欧姆到 几个千欧之间，电容的容量一般小于100pF。 3．用有源元件代替大电阻。由于双极型晶体管（BJT）和场 效应管（FET）占用芯片面积小、性能好，常用这些有源元件 构成电流源电路，取代大电阻。
3.2.2集成放大器的符号和外形
vi1 vi2
N P
+ + _
3.2.1 集成放大电路概述 3.2.2 集成运算放大器
3.2.1 集成放大电路概述
集成电路—集成制造在一块微小的半导体基片上、完成特定功 能的电子电路称为单片集成（Integrated Circuit，IC），半 导体基片称为晶圆或衬底或芯片。 混合集成电路—将单片集成电路和无源元件制作在衬底或印制电 路板上的小型化电子电路。
单片集成电路分类：
按制造工艺分：双极型、单极型和双极单极兼容型集成电路。 按功能分：数字和模拟集成电路。 模拟集成电路又分为：集成运算放大器， 集成功率放大器， 集成比较器， 集成乘法器 集成稳压器。 本章仅介绍单片集成的运算放大器和集成功率放大器。
与分立元件电路比较，集成电路有两个主要优势：
成本和性能。 成本极低：通过标准工艺，每mm²可以制作上百万个晶体管。 性能：工作速度快、功耗低、功能强和可靠性高。
一、 单片集成电路中的元件及特点
主要有以下特点：（与分立元件比较） 1．具有良好的对称性。由于采用相同的标准工艺，所以容易 在同一块硅片上制作性能一致的同类有源元件和同类无源元件。 并且工作温度基本相同，元件的温度特性也一致。 2．电阻和电容的数值有一定限制。 电阻是用半导体材料的体电阻， 电容则是PN结的结电容或MOS管的栅极电容。 电阻和电容的数值越大，占用的芯片面积也越大。 为了提高单位面积的元件数，电阻的阻值限制在数十欧姆到 几个千欧之间，电容的容量一般小于100pF。 3．用有源元件代替大电阻。由于双极型晶体管（BJT）和场 效应管（FET）占用芯片面积小、性能好，常用这些有源元件 构成电流源电路，取代大电阻。
3.2.2集成放大器的符号和外形
vi1 vi2
N P
+ + _
《电工电子》教学课件03集成运算放大器构成的运算电路的设计
它由四部分组成，即输入级、中间级、输出级和 偏置电路。
（一）输入级：一般是由BJT、JFET或MOSFET组成 的高性能差分放大电路，它必须对共模信号有很强的 抑制力，而且采用双端输入双端输出的形式。
（二）电压放大级： 提供高的电压增益，以保证运
放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带 有源负载的高增益放大器。
图 (b)为集成运算放大器的电压传输特性曲线。集 成运算放大器的电压传输特性是指开环时，输出电 压与差模输入电压之间的关系。在线性区uo Aod (uP uN。) 由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性 区时的最大输入电压Up－Un的数值仅为几十～一 百多μV。当其大于此值时，集成运放的输出不是, +Uom就是-Uom，即集成运放工作在非线性区。
（三）输出级：一般是由电压跟随器或互补电压跟随 器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
（四）偏置电路：提供稳定的几乎不随温度而变化的 偏置电流，以稳定工作点。
3.1.2 集成运算放大器的符号和电压传输特性
(a)
(b)
图 (a) 为运算放大器的符号。 运算放大器的符号中有 三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相 输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用 符号‘+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信 号变化的极性与输出端相反，用符号“-”表示。输出端 在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。大多数 型号的集成运放均为两组电源供电。
和电容元件位置互换，便得到图所示的微微分，即实现 了微分运算。
vO
iR R
iC R
RC
dvC dt
RC
dvi dt
3.2.4 微分电路的作用 微分电路的应用是很广泛的，在线性系统中，除
（一）输入级：一般是由BJT、JFET或MOSFET组成 的高性能差分放大电路，它必须对共模信号有很强的 抑制力，而且采用双端输入双端输出的形式。
（二）电压放大级： 提供高的电压增益，以保证运
放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带 有源负载的高增益放大器。
图 (b)为集成运算放大器的电压传输特性曲线。集 成运算放大器的电压传输特性是指开环时，输出电 压与差模输入电压之间的关系。在线性区uo Aod (uP uN。) 由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性 区时的最大输入电压Up－Un的数值仅为几十～一 百多μV。当其大于此值时，集成运放的输出不是, +Uom就是-Uom，即集成运放工作在非线性区。
（三）输出级：一般是由电压跟随器或互补电压跟随 器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
（四）偏置电路：提供稳定的几乎不随温度而变化的 偏置电流，以稳定工作点。
3.1.2 集成运算放大器的符号和电压传输特性
(a)
(b)
图 (a) 为运算放大器的符号。 运算放大器的符号中有 三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相 输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用 符号‘+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信 号变化的极性与输出端相反，用符号“-”表示。输出端 在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。大多数 型号的集成运放均为两组电源供电。
和电容元件位置互换，便得到图所示的微微分，即实现 了微分运算。
vO
iR R
iC R
RC
dvC dt
RC
dvi dt
3.2.4 微分电路的作用 微分电路的应用是很广泛的，在线性系统中，除
电子技术及应用(第2版)课件：集成运算放大电路
如图4-7a所示为双端输入单端输出 差动放大电路的交流通路电路，设电路 的输入信号是一对比较输入信号，将信 号分解成共模信号与差模信号线性叠加 的等效变换电路如图4-7b所示。
RC
u C1
T1
u i1
RC
u C2
uo
T2
u i2
RE
u i1 uid
ic
RC
u C1
T1
RC
u C2
uo
T2
E
u i2 uid
晶体管，由发射极电阻RE耦合成对称的共射极电路，左右两边RC相等；电路由正负电源 （+UCC和-UEE）供电，且UCC=UEE；电路具有两个输入端，输入信号从两个基极与地之间输入； 两个输出端，输出信号从两个集电极输出，所以又称为双端输入双端输出。
UCC
UCC
RC
RC
u C1
uo
u C2
T1
u i1
整理得：
当：
可得：
则：
4.3 集成运算放 大器的线性应用
图4-13 反相输入加法运算电路
4.3.2 集成运算放大器的加法运算电路
2、同相输入加法运算电路
4.3 集成运算放 大器的线性应用
该电路运放的反相输入端电压为：
u
R1 R1 RF
uo
同相输入端电压满足关系式：
当：
图4-14 同相输入加法运算电路
集成运算放大器
主
通过本章节的学习可以达到：
1、理解零点漂移的现象；掌握差动放大电
要
路的工作原理及放大作用；
内
2、理解集成运算放大器的基本组成，掌握 理想集成运算放大器的特性；
容
3、掌握集成运算放大器在线性区的基本运 算电路；
RC
u C1
T1
u i1
RC
u C2
uo
T2
u i2
RE
u i1 uid
ic
RC
u C1
T1
RC
u C2
uo
T2
E
u i2 uid
晶体管，由发射极电阻RE耦合成对称的共射极电路，左右两边RC相等；电路由正负电源 （+UCC和-UEE）供电，且UCC=UEE；电路具有两个输入端，输入信号从两个基极与地之间输入； 两个输出端，输出信号从两个集电极输出，所以又称为双端输入双端输出。
UCC
UCC
RC
RC
u C1
uo
u C2
T1
u i1
整理得：
当：
可得：
则：
4.3 集成运算放 大器的线性应用
图4-13 反相输入加法运算电路
4.3.2 集成运算放大器的加法运算电路
2、同相输入加法运算电路
4.3 集成运算放 大器的线性应用
该电路运放的反相输入端电压为：
u
R1 R1 RF
uo
同相输入端电压满足关系式：
当：
图4-14 同相输入加法运算电路
集成运算放大器
主
通过本章节的学习可以达到：
1、理解零点漂移的现象；掌握差动放大电
要
路的工作原理及放大作用；
内
2、理解集成运算放大器的基本组成，掌握 理想集成运算放大器的特性；
容
3、掌握集成运算放大器在线性区的基本运 算电路；
第三章集成运算放大电路梁明理高等教育出版社电子线路PPT通用课件
显然不能将两输入端真正断路。
u- i- -
uu+
--
u+id
Auo
+
uo
ro
ri +
uo
u+ i+ + - A(u+-u-)
一、理想运放工作在线性区时的特点
输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关
系，即
u i
uO
u O
Auo (u
u )
u
+ Auo
i
理想运放工作在线性区特点：
1. 理想运放的差模输入电压等于零
对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高
KCMRR , 输入阻抗 Ri 尽可能大。
输入级一般采用差分放大器。 对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。
常采用复合三极管共e放大电路。
对输出级的要求：尽可能提高带负载能力，给出
足够的输出电流io 。即输出阻抗 Ro小。
输出级采用互补对称式射极跟随器—功率放大
从净输入端(u+-u-)之间看进去运放等效为ri ，从输出(uo~⊥)
之间看进去运放用戴维宁定理等效为一个受控电压源A(u+-u-)和
一个内阻ro相串联。
1、运算放大器的电路模型 2、实际运算放大器的特点
开环电压放大倍数
u- i- -
ro ri +
uo
A=106~108 差摸输入电阻
——很大
u+ i+ + - A(u+-u-)
-
-
+
+
LM324
+
+
-
-
+12V 1 2 34 5 67
电子技术第三章集成电路-107页精品文档
3.1 集成运放的简介
集成电路简介
*集成电路:是把整个电路的各个元件以及相互之间的联接 同时制造在一块半导体芯片上, 组成一个不可分的整体。 *集成运算放大器:是一种具有很高放大倍数的多级直接耦 合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电 路。 *集成电路优点:工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、 功耗小,可靠性高、价格低。 *集成电路分类：模拟集成电路、数字集成电路；小、中、 大、超大规模集成电路；
A u d u i1 1 u o u i2 d 2 u u o 1 i1 2 i i b b R R b c / R r b / L e 2 R R b c /r R b / Le
输入和输出方式
1. 双端输入、双端输出:输入输出端没有接地.
(1)差模电压放大倍数 :
Aud1
(Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
+ V CC
Rc + uo - Rc
(2)共模电压放大倍数
Rb T1
+
u-o 1
RL
+
u-o 2
T2 Rb
Auc 0
+
(3)差模输入电阻
u i1
R i d 2R brbe
3.3 差动放大电路
典型结构与原理
*原理分析要点:(1)差分放大电路的静态和动态计算方法与
基本放大电路基本相同。为了使差分放大电路在静态时,其
输入端基本上是零电位，将Re从接地改为接负电源－VEE。 (2)分析方法要注意2个等效关系:①对每个三极管Re等效2
倍Re,②差模输入的虚地问题.
+ V CC
电子技术基础课件第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路
图中VT3组成分压式工作点稳定电路，该电路当温度发生变 化时，Ie3基本不变，且
从而阻止了Ic1、Ic2随温度升高而增大，起到抑制零漂的作用。
*3.1.4 差动放大电路的4种接法
1．单端输入、双端输出式 单端输入、双端输出式差动放大电路如图3.3所示。
2．双端输入、单端输出式 双端输入、单端输出式差动放大电路如图3.4所示。
② 中间级。其作用是提供较高的电压放大倍数，一般由共发射 极放大电路组成。
③ 输出级。输出级的作用是提供一定的电压变化，通常采用互 补对称放大电路。
④ 辅助环节。使各级放大电路有稳定的直流偏置。
2．集成运放符号
集成运放是高电压放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直 接耦合放大电路，由于直接耦合放大电路存在零点漂移问题，所 以对零漂影响最大的第一级电路往往采用差动放大器。
（a）新符号
（b）旧符号
图3.9 集成运放的图形符号
3．主要参数 集成运放的性能可以用各种参数来反映，为了合理正确地
选择和使用集成运放，下面介绍集成运放的主要性能指标。 ① 开环电压放大倍数Auo：指无反馈时集成运放的差模电压放大 倍数。 ② 差模输入电阻rid：指差模输入时运放无外加反馈回路时的输 入电阻。
集成电路按电路功能可分为模拟集成电路和数字集成电路， 模拟集成电路主要有集成功率放大器、集成运算放大器、集成 稳压器等。由于集成电路体积小、稳定性好，因而在各种电子 设备及仪器中得到了广泛的应用。
3.2.1 集成电路的特点
与分立元件电路相比，集成电路具有以下突出特点。 1．可靠性高、寿命长 2．体积小、重量轻 3．速度高、功耗低 4．成本低
3．抑制零点漂移的措施 ① 选用稳定性能好的高质量的硅管。
② 采用高稳定度的稳压电源可以抑制电源电压波动引起的零漂。
运算放大电路PPT课件
v i1 v n v n v 0
R1
R4
vi2 v p v p
R2
R3
v0 1R R 1 4 1 R 3 R /3R /2 R 2 vi2R R 1 4vi1
当R4 / R1 = R3/ R2时，
vo
R4 R1
vi2 vi1
Avd
vo vi2 vi1
R4 R1
电路的输出电压与两个输入电压之差成比例，即实现差分比 例（求差）运算，主要用于减法运算、测量放大器。
由于“虚短”，反相输入 端近似为地电位，称为反相端 “虚地”——反相放大电路在 闭环工作状态下的重要特征。
主要技术指标
1．闭环电压增益
Av
vo vi
R2 R1
电路的输出电压与输入电压成比例，且相位相反。当R2＝R1 时，闭环电压增益为-1 ，输出电压与输入电压之间实现反相功能， 此时的运算放大电路称为反相器或反相电路。
第二章 运算放大电路
2.1 集成电路运算放大器 2.2 理想运算放大器 2.3 基本线性运放电路 2.4 同相输入和反相输入放大电路及其应用
2.1 集成电路运算放大器
真空 器件
半导体 器件
集成电路
集成电路的分类
1.按功能分类： 数字集成电路、模拟集成电路
2.按构成有源器件的类型分类： 双极型、单极型 3.按外形分类： 双列直插式、圆壳式、扁平式
voA vovPvN VA vovPvN V voVom V A vovPvN V voVom V A vovPvN V
三. 运算放大器的电压传输特性
电压传输特性是指开环时，输出 电压与差模输入电压之间的关系。
运放的电压传输特性主要分为线性 区（当输入电压幅值较小时，输出电压 和输入电压之间呈线性关系）和非线性 区（限幅区）。
第三章 集成运算放大电路PPT课件
前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得
当 ui 等于零时， uo不等于零。
9
减小零漂的措施(稳定Q的措施)
★采用负反馈
★用热敏元件进行 温度补偿
Rb1 C1
Rc
IBQ
+
ui Rb2
Re
-
★采用差动式放大电路
+VC
CC2 +
uRoL
-
运放的组成：
输入级
中间级
输出级
偏置电路 偏置电路：提供合适的偏置电流、确定静态工作点 输入级：高输入电阻、抑制共模信号 中间级：提供很大的放大倍数(上千) 输出级：提供足够的输出功率给负载、小的输出电阻
+VCC
uid ui1ui2
1
Rc
u (u u ) ic 2 i1
i2 u+-ic u+i1
Rb T1
+
u u u i1
u u u i2
ic 12 id ic 12 id
-1/2ui-1d/2uid
++
2mv
3mv 3mv 3
3பைடு நூலகம்
u-ic u-1i/22u-i1d/2uid
+
+ uo -
Rc T2 Rb
概况二
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
概况三
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
2
a. 小规模集成电路（SSI：small scale integration circuit) 一块芯片上包含的元器件在100个以下。
b. 中规模集成电路（MSI：middle scale integration circuit) 一块芯片上包含的元器件在 100~1000之间。
第3章集成电路运算放大电路.ppt
2.抑制零点漂移的原理 在静态时，ui1=ui2，即在图3-4中将两个输入端短路，由于
电路的对称性，两个三极管的集电极电流相等，集电极电位 也相等
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
当温度升高时，两个三极管的集电极电流都会增大，集电极 电位都会下降。由于电路是对称的，所以两个三极管的变化 量相等。
3.2.6 集成运算放大器的主要参数
(1)最大输出电压Uopp:能使输出电压和输入电压保持不失真 关系的最大输出电压称为运算放大器的最大输出电压
(2)开环电压放大倍数Auo：没有外接反馈电路时所测出的差 模电压放大倍数
(2)输入失调电压UIO：在室温25℃及标准电源电压下，当输 入电压为零时，为了使集成运放的输出电压为0，在输入端所 加的补偿电压叫做输入失调电压。
3.3.2 同相比例运算电路
如图3-12所示，形成电压串联负反馈。 由“虚短，虚断”
上一页 下一页 返回
3.3 集成运算放大器的基本运算电路
如图3-13所示，输出电压与输入电压大小相等，相位相同， 所以这种电路称为电压跟随器，通常用作缓冲器。
例3.2 分析3-14图中输出电压与输入电压的关系，并说明 电路的作用。
上一页 返回
3.3 集成运算放大器的基本运算电路
3.3.1 反相比例运算电路
如图3-11所示，形成电压并联负反馈。 根据运算放大器工作在线性区时的“虚短，虚断”依据:
所以， 故，闭环电压放大倍数为 当 则 这种运算放大电路称为反相器。
下一页 返回
3.3 集成运算放大器的基本运算电路
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
4.共模抑制比 共模抑制比，定义为Ad与Ac之比的绝对值，以KCMRR表示 显然，共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模
电路的对称性，两个三极管的集电极电流相等，集电极电位 也相等
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
当温度升高时，两个三极管的集电极电流都会增大，集电极 电位都会下降。由于电路是对称的，所以两个三极管的变化 量相等。
3.2.6 集成运算放大器的主要参数
(1)最大输出电压Uopp:能使输出电压和输入电压保持不失真 关系的最大输出电压称为运算放大器的最大输出电压
(2)开环电压放大倍数Auo：没有外接反馈电路时所测出的差 模电压放大倍数
(2)输入失调电压UIO：在室温25℃及标准电源电压下，当输 入电压为零时，为了使集成运放的输出电压为0，在输入端所 加的补偿电压叫做输入失调电压。
3.3.2 同相比例运算电路
如图3-12所示，形成电压串联负反馈。 由“虚短，虚断”
上一页 下一页 返回
3.3 集成运算放大器的基本运算电路
如图3-13所示，输出电压与输入电压大小相等，相位相同， 所以这种电路称为电压跟随器，通常用作缓冲器。
例3.2 分析3-14图中输出电压与输入电压的关系，并说明 电路的作用。
上一页 返回
3.3 集成运算放大器的基本运算电路
3.3.1 反相比例运算电路
如图3-11所示，形成电压并联负反馈。 根据运算放大器工作在线性区时的“虚短，虚断”依据:
所以， 故，闭环电压放大倍数为 当 则 这种运算放大电路称为反相器。
下一页 返回
3.3 集成运算放大器的基本运算电路
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
4.共模抑制比 共模抑制比，定义为Ad与Ac之比的绝对值，以KCMRR表示 显然，共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
RC2 ，βl =β2等)。电路中有两组电源VCC ，和VEE。两个三
极管的发射极连接在一起，并接了一个恒流源，它提供恒 定的发射极电流I0 。这个电路有两个输入端和两个输出端， 称为双端输入、双端输出差动放大电路。差动放大电路没 有耦合电容，是直接耦合放大电路。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
上一页 下一页 返回
3.2集成运算放大电路简介
集成运放具有可靠性高、使用方便、放大性能好(如极 高的放大倍数、较宽的通频带、很低的零漂等)等特点。随 着技术指标的不断提高和价格日益降低，作为一种通用的 高性能放大器，目前已广泛应用在自动控制、精密测量、 通信、信号运算、信号处理、波形产生及电源等电子技术 应用的各个领
3.2.2集成运放的组成及各部分的作用
集成运放有两个输入端，一个称为同相输入端，一个称 为反相输入端；一个输出端；符号如图3-4(a)所示。图中， 带“-”号的输入端称为反相输入端，带“+”号的输入端 称为同相输入端，三角形符号表示运算放大器。“∞”表 示开路增益极高。它的三个端分别用U- 、U+ 和UO 来表示。 一般情况下可以不画出电源连线。其输入端对地输入，输 出端对地输出。
上一页 下一页 返回
3.2集成运算放大电路简介
1．输入级 输入级又称前置级，它是一个高性能的差动放大电路。输入级
的好坏影响着集成运放的大多数参数。 2．中间级 中间级是整个电路的主放大器，主要功能是获得高的电压放大
倍数。 3．输出级 输出级应具有输出电压范围宽，输出电阻小，有较强的带负载
能力，非线性失真小等特点。 4．偏置电路
图3—3是半导体硅片集成电路放大了的削面结构示意图。 它把小硅片电路及其引线封装在金属或塑料外壳内，只露 出外引线。
下一页 返回
3.2集成运算放大电路简介
3.2.1集成运算放大器的特点：
1．集成运放采用直接耦合方式，是高质量的直接耦合放大 电路。 2．集成运放采用差动放大电路克服零点漂移。由于在很小的 硅片上制作很多元件，所以可使元件的特性达到非常好的对 称性，加之采用其它措施，集成运放的输入级具有高输入电 阻、高差模放大倍数、高共模抑制比等良好性能。 3．用有源元件取代无源元件。用电流源电路提供各级静态电 流，并以恒流源替代大阻值电阻。 4．采用复合管以提高电流放大系数。
3、动态特性
(1)差模特性 电路的两个输入端各加上一个大小相等、极性相反的
电压信号，称为差模输入方式。此时，uIl =uI /2，uI2 = - uI /2，若用uID 表示差模输入信号，则有uID =uI1 –uI2。 在差模输入信号作用下，差动放大电路一个管的集电极电 流增加，而另一管的集电极电流减少，使得uO1 和uO2 以相 反方向变化，在两个输出端将有一个放大了的输出电压uO 。 这说明，差动放大电路对差模输入信号有放大作用。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
2．产生零点漂移的原因 产生零点漂移的原因有电源电压的波动、温度变化、元 器件老化等，其中温度变化是产生零漂的最主要的原因， 因此，也称为温度漂移。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
3．抑制零点漂移的措施 (1)选用稳定性能好的高质量的硅管。 (2)采用高稳定度的稳压电源可以抑制电源电压波动引起的零
漂。 (3)利用恒温系统来减小温度变化引起的零漂。
(4)利用两只特性相同的三极管组成差动放大器，它可以有 效地抑制零漂。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
3.1.2差动放大电路
1、电路组成
图3-2是一个基本差动放大电路，它由两个特性相同的 三极管VT1和VT2组成对称电路，电路参数均对称(比如RCl =
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
4、共模抑制比
K CMR
Ad Ac
K CMR
20 lg
Ad Ac
(dB)
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
5、抑制零点漂移
在差动放大电路中，温度或电源电压的波动，会引起 两管集电极电流相同的变化，其效果相当于共模输入方式。 由于电路元器件的对称性及发射极接有恒流源，在理想情 况下，可使输出电压保持不变，从而抑制了零点漂移。当 然，实际上要做到两管电流完全对称和理想恒流源是比较 困难的，由于实际的电路元器件存在微小的不对称，造成 差动放大电路静态时的输出电压不为0。但是，可以在差动 放大电路中加上调零电路使静态时的输出电压为0。
2、静态特性
当没有输入信号时，即uI1 =uI2 =0时，由于电路完全对称，这时两 个三极管的集电极电流相等，则有ICl =IC2 =I0 /2，而IC1 RC1 =IC2 RC2 ， 故uO =uO1 -uO2 =0。也就是说，当输入信号为0时，其输出信号也为0。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
电子技术基础
第三章 集成运算放大电路
目录
• 3.1 差动放大电路 • 3.2 集成运算放大电路简介 • 3.3 集成运算放大器的基本运算电路 • 3.4 集成运算放大器的应用
上一页 下一页
3.1 差动放大电路
3.1.1零点漂移
1．零点漂移现象 当放大电路处于静态时，即输入信号电压为零时，输出端
的静态电压应为恒定不变的稳定值。但是在直流放大电路 中，即使输入信号电压为零，输出电压也会偏离稳定值而 发生缓慢的、无规则的变化，这种现象叫做零点漂移，简 称零漂。如图3-1(a)所示直接耦合放大电路，即使将输入 端短路，在其输出端也会有变化缓慢的电压输出，即Ui＝0， U00。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
(2)共模特性 电路的两个输入端各加上一个大小相等、极性相同的 电压信号，称为共模输入方式。此时，uIl =uI2 =uI /2，若 用uIC表示共模输入信号，则有uIC =( uIl +uI2)/2。在共模 信号作用下，由于电路参数对称，两管集电极电流的变化 是大小相等、方向相同，因此uO1 和uO2 相等，输出端uO =uO 1 -uO2 =0。这说明，差动放大器电路对共模输入信号没有放 大作用，起抑制作用。
极管的发射极连接在一起，并接了一个恒流源，它提供恒 定的发射极电流I0 。这个电路有两个输入端和两个输出端， 称为双端输入、双端输出差动放大电路。差动放大电路没 有耦合电容，是直接耦合放大电路。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
上一页 下一页 返回
3.2集成运算放大电路简介
集成运放具有可靠性高、使用方便、放大性能好(如极 高的放大倍数、较宽的通频带、很低的零漂等)等特点。随 着技术指标的不断提高和价格日益降低，作为一种通用的 高性能放大器，目前已广泛应用在自动控制、精密测量、 通信、信号运算、信号处理、波形产生及电源等电子技术 应用的各个领
3.2.2集成运放的组成及各部分的作用
集成运放有两个输入端，一个称为同相输入端，一个称 为反相输入端；一个输出端；符号如图3-4(a)所示。图中， 带“-”号的输入端称为反相输入端，带“+”号的输入端 称为同相输入端，三角形符号表示运算放大器。“∞”表 示开路增益极高。它的三个端分别用U- 、U+ 和UO 来表示。 一般情况下可以不画出电源连线。其输入端对地输入，输 出端对地输出。
上一页 下一页 返回
3.2集成运算放大电路简介
1．输入级 输入级又称前置级，它是一个高性能的差动放大电路。输入级
的好坏影响着集成运放的大多数参数。 2．中间级 中间级是整个电路的主放大器，主要功能是获得高的电压放大
倍数。 3．输出级 输出级应具有输出电压范围宽，输出电阻小，有较强的带负载
能力，非线性失真小等特点。 4．偏置电路
图3—3是半导体硅片集成电路放大了的削面结构示意图。 它把小硅片电路及其引线封装在金属或塑料外壳内，只露 出外引线。
下一页 返回
3.2集成运算放大电路简介
3.2.1集成运算放大器的特点：
1．集成运放采用直接耦合方式，是高质量的直接耦合放大 电路。 2．集成运放采用差动放大电路克服零点漂移。由于在很小的 硅片上制作很多元件，所以可使元件的特性达到非常好的对 称性，加之采用其它措施，集成运放的输入级具有高输入电 阻、高差模放大倍数、高共模抑制比等良好性能。 3．用有源元件取代无源元件。用电流源电路提供各级静态电 流，并以恒流源替代大阻值电阻。 4．采用复合管以提高电流放大系数。
3、动态特性
(1)差模特性 电路的两个输入端各加上一个大小相等、极性相反的
电压信号，称为差模输入方式。此时，uIl =uI /2，uI2 = - uI /2，若用uID 表示差模输入信号，则有uID =uI1 –uI2。 在差模输入信号作用下，差动放大电路一个管的集电极电 流增加，而另一管的集电极电流减少，使得uO1 和uO2 以相 反方向变化，在两个输出端将有一个放大了的输出电压uO 。 这说明，差动放大电路对差模输入信号有放大作用。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
2．产生零点漂移的原因 产生零点漂移的原因有电源电压的波动、温度变化、元 器件老化等，其中温度变化是产生零漂的最主要的原因， 因此，也称为温度漂移。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
3．抑制零点漂移的措施 (1)选用稳定性能好的高质量的硅管。 (2)采用高稳定度的稳压电源可以抑制电源电压波动引起的零
漂。 (3)利用恒温系统来减小温度变化引起的零漂。
(4)利用两只特性相同的三极管组成差动放大器，它可以有 效地抑制零漂。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
3.1.2差动放大电路
1、电路组成
图3-2是一个基本差动放大电路，它由两个特性相同的 三极管VT1和VT2组成对称电路，电路参数均对称(比如RCl =
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
4、共模抑制比
K CMR
Ad Ac
K CMR
20 lg
Ad Ac
(dB)
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
5、抑制零点漂移
在差动放大电路中，温度或电源电压的波动，会引起 两管集电极电流相同的变化，其效果相当于共模输入方式。 由于电路元器件的对称性及发射极接有恒流源，在理想情 况下，可使输出电压保持不变，从而抑制了零点漂移。当 然，实际上要做到两管电流完全对称和理想恒流源是比较 困难的，由于实际的电路元器件存在微小的不对称，造成 差动放大电路静态时的输出电压不为0。但是，可以在差动 放大电路中加上调零电路使静态时的输出电压为0。
2、静态特性
当没有输入信号时，即uI1 =uI2 =0时，由于电路完全对称，这时两 个三极管的集电极电流相等，则有ICl =IC2 =I0 /2，而IC1 RC1 =IC2 RC2 ， 故uO =uO1 -uO2 =0。也就是说，当输入信号为0时，其输出信号也为0。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
电子技术基础
第三章 集成运算放大电路
目录
• 3.1 差动放大电路 • 3.2 集成运算放大电路简介 • 3.3 集成运算放大器的基本运算电路 • 3.4 集成运算放大器的应用
上一页 下一页
3.1 差动放大电路
3.1.1零点漂移
1．零点漂移现象 当放大电路处于静态时，即输入信号电压为零时，输出端
的静态电压应为恒定不变的稳定值。但是在直流放大电路 中，即使输入信号电压为零，输出电压也会偏离稳定值而 发生缓慢的、无规则的变化，这种现象叫做零点漂移，简 称零漂。如图3-1(a)所示直接耦合放大电路，即使将输入 端短路，在其输出端也会有变化缓慢的电压输出，即Ui＝0， U00。
上一页 下一页 返回
3.1 差分放大电路
(2)共模特性 电路的两个输入端各加上一个大小相等、极性相同的 电压信号，称为共模输入方式。此时，uIl =uI2 =uI /2，若 用uIC表示共模输入信号，则有uIC =( uIl +uI2)/2。在共模 信号作用下，由于电路参数对称，两管集电极电流的变化 是大小相等、方向相同，因此uO1 和uO2 相等，输出端uO =uO 1 -uO2 =0。这说明，差动放大器电路对共模输入信号没有放 大作用，起抑制作用。